SU661468A1 - Устройство дл акустического каротожа - Google Patents

Description

1 Изобретение относитс  к геофизическим приборам дл  разведка попезтвсых ископаемых , в частности, к устройствам дд  акустического каротажа скважин. HaeecTfui устройства дл  акустического каротажа ЛАК-3, СПАК-.2, СПАК-4, содержащие снарай-зонд с взлучаюшшл и приемным эпектроакустич е(жими i eo6pe зоватеп ми. генератор возбуждени  вэпучате   и измерительную схему дл  oiip делени  интервального времени между моментами возбуждени  излучаемого нмауЩ  са и первого вступлени  сигнала на iqjB- емнике ll . Приборы, основанные на измерёнвгв fesfrтервапьного времени не обеспечивают однозначной интерпретации результатов, так как результаты измерений завис т от, мног гих факторов - пористости, модулей упругости средь, ее плотности, трапиноватости , свойств заполнител  пор и т.д. Поэтому в приборах СПАК-2М, СПАК-4 и АКЦ-2 добавлен дополнительный блок дл  измерени  погпошени  упругих волн , . Измерение поглощени  позвол ет значительно повысить надежность интерпретации. Однако, само погж щение .измер етс  jC очень большой иог11 ешйостью, так как на результаты измерений вли ют перекосы снар да в скважийе, неровности ее стенок, кавернозность, трещиноватость и дзугие факторы. Поэтому одна ид важных характеристик среды, ее пористость, может | быть определена не всегда с надлежащей точностью. Наиболееблизким техническим решением  вл етс  прибор дл  определени  ймстроты роста поглощени  с частотой, существенш (СВ иаанной с пористостью сред, путем вэмёрёни  смещени  частоты максимума спектральной плотности акустичоских сигналов, прошедших через упругую среду. Этот прибор содержит излучатель упругих волн в исследуемую среду, приемник волн, индикатор и устройство дл  ручной перестройки избирательного фильт ра на частоту, соответствующую максимуму показаний индикатора з . Указантюе смещение частоты максимума спектральной плотности может быть измерено значительно точнее, чем само поглощение, так как вариации амцлитудьг прин того сигнапа не аыаыаакзт дополнительной погрешности намерений, Однако, из.а необходимости использовани  узкополосных сигналов с  вно Bbipaженным максимумом спектральной ппотности , прибор обладает низкой чувствитёльнЬстью , так как смещение чйЫ-оты максимума спектральной плотности вкустичееких сигналов после их прохождени  че рез исследуемую среду незначИтепьно. Кроме того, процесс измерений трудно поддаетс  автоматизации. Цель предлагаемого изобретени повышение точности определени  пористоети пород, Дл  этого в снар д-зонд введен смеситель , первый вход которого подкгаочен через временной овпектор к приемному электроакустическому преобразователю, второй вход - к перестраиваемому гетеродину , выход смесител  через попоссвой фильтр присрединен к разделительному каейаду; один иа шходЬв {эаздепйтеШьног о каскада - к последовательно соединенным квадратичному детектору полного сигнала и управл емому аттенюатору, причем выхо ды квадратичного детектора отфильтрованнбгЪ сИгнайа и yiipM6nia:&Moi 6 at enibafopa подключены ко входам сравнивающего устройства , выход которого подключён к управл ющему входу перестраиваемого гетеродина , авькод гетеродинайЬШШбчён к измерительному прибору, кроме того, к перестраиваемому аттенюатору подключено программно-исполнительное устройство.

На фиг. 1 показана функциональна  Схема предлагаемого устройства; на фиг.

2показана типична  зависимость поглощени  уп ругих волн в горных породах от частоты} на фиг. 3 - показаны энергетические спектры сигналов.

Предлагаемое устройство содержит снар д -зонд 1, излучающий g и приемный

3электроакустические преобразователи, генератор 4 возбуждени  излучател , скважннное устройство 5 снар д-зонда, где нмекэтс  временной селектор 6, смеситель 7, гетеродин 8, полосовой фильтр 9s разделительный каскад 10, фипьтр 11 верхних нп  нижних частот, квадратичный детектор 12 отфильтрованного сигнала, изад|р атвчны И детектор 13 полного сигнаТипична  зависимость поглощени  от частоты приведена на фиг. 2 Из-за роста поглощени  с частотой высокочастотные составл ющие энергетического спектра принимаемого сигнала ослабл ютс  сильнее низкочастотных, что приводит к перераспределению энергии по спектру сигнала и концентрации энергии в низкочастотной области..

Разделим энергетический спектр излучаемого сигнала некоторой частотой 60 j Так, чтобы энерги  высокочастотной (или низкочастотной) части сигнала составл ла

заданную часть (например, половину) от энергии всего сигнала. В этом случае площади под кривой 17 слеча и справа от частоты бйд равны.

Теперь проведем эту же процедуру дл 

Энергетического спектра прин того сигнала (криба  IB). Ввиду указанного выше перераспределени  энергии в спектре прин того сигнала частота раздела СО будет меньше частоты со i. Смещение частоты па, управл емый аттенюатор. 14, срл нивающее устройство 15, частотомер 16. На 4иг. 3 17-энергетический спектр излучаемого акустического сигнала, 18энергетический спектр сигнала на приемном электроакустическом преобраэовате- . пе, 19-гармокический сигнал гетеродина, 20-энергвтический спектр сигнала суммарных частот после смесител , 21-.частотна  характеристика коэффициента передачи фильтру верхних частот, о) - частота разДепа энергетического спектра излучаемого сигнала в заданном отношении, COj - то же дл  сигнала на приемнике, (о„ - частота гетеродина.f Предлагаемое устройство работает следующим образом, Снар  д-зонд 1 име.ет широкополосные излучатель 2 и приемник 3. Излучатель . 2 .возбуждаетс  генератором 4 широкопоmxJHoro импульсного или шумового сигнала . Упругие волнь излучаютс  в исследуемую среду и распростран ютс  вдоль оси скважины в виде скольз щих неоднородных упругих и пов хностных волн, создающих головные волны в заполн ющей скважине  сидкости. Головные волны принимаютс  акустическим преобразователем З.Его сигнал поступает в скважинное устройство снар да-зонда 5., Энергетические спектры сигналов на излучателе 2 и приемнике 3 существенно отличаютс  ввиду того, что поглощение упругих волн в горных породах растет с частотой. раздтзп  характеризует быстроту ростл об (СО ), котора , в свою очередь, зависит от пористости горных пород и ее характера, а также от размеров зерен попикристаппов. Поэтому измерение частоThi раздепа дает важную информацию о горных породах. Скважинное устройство снар д-зонда автоматически производит определение частоты раздепа энергетического спектра при-10 н того сигнапа в любом заданном соотношении . Это осуществл етс  следующим об разом. Сигнал с приемника 3 через временной селектор 6 поступает на смесител f И смешиваетс  с гармоническим сигналом перестраиваемого гетеродина 8 частотой СО ft На выходе смесител , как известно , будут сигналы разностньтх и суммарных частот. . В предлагаемом устройстве используете  г сигнал суммарных частот, что дает р д преимуществ: однозначность отсчета, упрощение конструкции узлов, уменьшение их р меров и т.д. Спектр суммарных частот (частота гетеродина плюс частота соответствующей спектральной компоненты сигнапа) выдел етс  полосовым фильтром 9. Энергетический спектр сигнапа суммарных частот показан на фиг. 3 (крива  20). Полосовой фипьт р 9 защищает также все уст ройство от допрпнитепьных помех. Далее сигнал с полосового фипьтра 9 через разделительный каскад 10 поступает в два различных канала, В одном из них помещен фильтр 11 верхних (или нижних ) частот с фиксированной частотой среза. Отфильтрованный сигнал детектируетс  квадратичным детектором 12. На его выходе будет посто нный во времени сигнал , пропорциональный энергии высокочастотной (или низкочастотной) отфильтрованной части этого сигнала. Квадратичный детектор 13 дает сигна , пропорциональный энергии всего сигнапа. Он делитс  аттенюатором 14 в заданном отношении (например, пополам) и сравниваетс  с выходным сигналом квадратичного детектора 12 с помощью сравнивающего устройства 15, на выходе которого формируетс  разность входных величин Этот выходной сигнал измен ет частоту . гетеродина 8 до тех пор, пока сам не уменьшитс  до величины порога чувствительности схемы, что будет означать, .что энерги  отфильтрованной части сигнала составл ет заданную часть от энерг.ии всего сигнала. При аг тематической пере- 6 468 ,.В стройке частот1Л гет9родит1а сг.кг) суммарных частот передвигаетс  по шкале частот относительно посто нтюй частоты среза фипьтра до тех пор, пока в полосу прозрачности не попадает заданна ,часть энергии всего сигнапа. Отсчет результатов измерений производитс  с помощью чаЬтотомера 16, который может располагатьс  .на поверхности, тогда как все остапьное устройство может быть размешенс) в скважинном снар де, В этом случае сигнал закодирован в ввде частоты, что очень удобно с точки зрени  помехоустойчивости. Перестройка гетеродина может быть осуществлена чисто электронными .средствами или электромеханическими устройствами . При измерении частоты гетеродина возможно ее смещение с частотой стабильного генератора с последующим выделе-: нием и измерением разности частот. Это повышает разрешающую способность частотомера 16. Отношение энергий отфильтрованного и полного сигналов может непрерывно измен тьс  по .программе, что достигаетс  сочленением управл емого аттенюатора, 14 с обычным или шаговым двигателем. В этом случае может быть получена зави- . симость поглощени  упругих волн в горных породах от частоты из измеренных зависимостей частоты раздела спектра от отношени  энергий отфильтрованного и полного сигналов. Предлагаемое устройство позвол ет простыми средствами осуществить спект рометрические измерени  Непосредственно в скважине без передачи анализируемых сигналов на поверхность, что устран ет вли ние частотно-зависимого поглощени  кабел . Простота устройства дает возможность совмещени  его в одном скважинном снар де-зонде с уже существующими приборами акустического каротажа, что rm T nt-kQXjrTT о v rr nrMTtTti - trr4Tirk TtTf дает значительный технико-экономический эффект, так как существенно повышает количество получаемой инdx)pмaцки о разрезе скважины и увеличива;5т надежность интерпретации получаемых данных. Это паз- вол ет повысить достоверность выделени  и оценки запасов нефтегазовых пластов. Ф-ормула изобретени . Устройство дл  акустического каротажа, одержащее снар д-зонд с излучающим и